Контр-адмирал Кинкейд, старший из американских командиров, начал действовать, как только получил донесение «Каталины». В 14.30 с «Энтерпрайза» взлетели на разведку 12 «Доунтлессов», вооруженных 500-фн бомбами. Через час «Энтерпрайз» поднял еще 12 пикирующих бомбардировщиков (на этот раз с 1000-фн бомбами) и 6 торпедоносцев «Авенджер» в сопровождении 11 истребителей «Уайлдкэт». Ни один из этих самолетов не нашел японцев, и с наступлением темноты они были вынуждены вернуться на авианосец. 1 «Уайлдкэт» пропал без вести. У 3 «Доунтлессов» и 3 «Авенджеров» кончилось топливо, и они сели на воду. Экипажи этих самолетов были спасены. Безуспешные поиски стоили «Энтерпрайзу» 7 самолетов.
Весь день «Каталины» ВМФ и В-17 ВВС пытались разыскать японские корабли. Несколько раз разведчики устанавливали контакт и пытались атаковать, но попаданий не добились. Ночью 25/26 октября 2 «Каталины», вооруженные торпедами, даже попытались атаковать «Дзуйкаку».
Адмирал Нагумо все еще не знал, где находятся американские авианосцы, однако он уже начал подозревать, что где-то не слишком далеко. Рано утром «Каталины» заполнили эфир донесениями о японских кораблях, в том числе об авианосцах. Адмирал Кинкейд держал авиагруппу «Хорнета» в готовности к атаке даже ночью, на случай, если это будет необходимо. В 5.12 «Каталина» сообщила, что видит японский авианосец и 6 других кораблей примерно в 200 милях от американских кораблей. Почти в это же время адмирал Хэлси радировал своим командирам: «Атаковать! Повторяю: атаковать!» Но Кинкейд уже сделал это.
В 5.00, незадолго до получения сообщения «Каталины», с «Энтерпрайза» взлетели 16 «Доунтлессов» и, разбившись на пары, отправились на поиски японских кораблей. Каждый пикировщик нес 500-фн бомбу. В 6.17 эти самолеты в первый раз заметили противника. В 6.50 пара SBD увидела японские авианосцы в 200 милях северо-восточнее американских. «Доунтлессы» попытались выйти в атаку, но 8 «Зеро» перехватили их. Каким-то чудом тихоходные и менее маневренные SBD сбили 3 истребителя и скрылись в тучах. Через час еще пара «Доунтлессов» нашла японские авианосцы и атаковала легкий авианосец «Дзуйхо». Им никто не мешал, и оба пикировщика добились прямых попаданий, вызвав пожар на корме авианосца. Они так повредили полетную палубу «Дзуйхо», что он больше не мог принимать самолеты. В завершение этого эффектного спектакля эти «Доунтлессы» сбили огнем своих хвостовых пулеметов 2 «Зеро». Все разведывательные самолеты благополучно вернулись на «Энтерпрайз». Они сделали более чем достаточно, чтобы оправдать потерю 7 самолетов накануне.
Рано утром 26 октября на разведку вылетели 16 гидросамолетов и 8 торпедоносцев «Кейт». Один из гидросамолетов обнаружил «Хорнет», а «Кейт» «Сёкаку» заметил второй американский авианосец. В 7.00 «Сёкаку», «Дзуйкаку» и «Дзуйхо» начали поднимать ударную группу из 62 самолетов: 21 истребитель «Зеро», 21 пикирующий бомбардировщик «Вэл» и 20 торпедоносцев «Кейт». Вторая волна состояла из 44 самолетов: 9 «Зеро», 19 «Вэлов» и 16 «Кейтов». Авианосец «Дзуньё», входивший в состав Передового Соединения адмирала Кондо, подготовил к взлету 12 «Зеро» и 17 «Вэлов». Итак, 62 японских самолета находились в воздухе, а еще 73 стояли в готовности на палубах авианосцев.
Однако американцы не были застигнуты врасплох с самолетами на палубах. В 7.30 «Хорнет» поднял ударную группу из 8 истребителей F4F «Уайлдкэт», 16 пикирующих бомбардировщиков SBD «Доунтлесс», 6 торпедоносцев TBF «Авенджер». Через полчаса за ними последовали 8 «Уайлдкэтов», 3 «Доунтлесса» и 8 «Авенджеров» с «Энтерпрайза». Теперь 73 американских самолета направлялись к 4 японским авианосцам. (Эксплуатационные потери, утренний поиск, воздушный патруль, противолодочный патруль сильно сократили число самолетов, которые можно было выслать в атаку.)
Ударные авиагруппы противников встретились на полпути к цели. 9 «Зеро» с «Дзуйхо» отделились от строя и атаковали маленькую группу «Энтерпрайза». Они сбили 3 истребителя и 3 торпедоносца и повредили по одному самолету каждого типа ценой потери 4 своих истребителей. Американская ударная группа сократилась до 67 самолетов.